模具表面的光整加工技术
刘德平1，李宏兵1，2
（1.郑州大学机械工程学院，450000；2.郑州轻工业学院轻工职业学院450002）关键词：模具；光整加工；高速铣削
光整加工是指精加工后，从工件上不切除或只切除极薄的材料层，以降低工件表面粗糙度或强化其表面的加工方法。光整加工可以获得比一般机械加工更高的表面质量。
模具表面光整加工一直以来都是模具加工中的难题之一，特别是对于一些硬度较高的金属模具进行装配时，我国目前仍以手工研磨抛光为主。手工研磨抛光不仅难以保障产品质量、加工周期长，而且模具钳工作业环境差、劳动强度大，从而使之成为模具制造效率的瓶颈，也制约了我国模具行业向更高层次发展。
对于模具复杂型腔和一些狭缝的精加工，传统的机加工方法已无法胜任，必须采用新的工艺措施，如电化学或电化学机械光整加工技术。随着科学技术的不断发展，各类模具的加工工艺要求越来越高。提高模具的抛光效率和表面质量，使我国模具制造工艺水平再上新台阶，已成为刻不容缓的重要课题。
在模具表面光整加工技术中，主要的可以分为两大部分，即传统光整加工技术和非传统光整加工技术。传统光整加工技术主要是以手工研磨抛光为主和逐渐发展起来的机械光整加工；非传统光整加工主要包括化学抛光、电化学抛光、电解研磨、电化学机械光整加工、超声波加工、电火花抛光、激光抛光技术以及磁流变抛光等。下面就主要的加工方法进行介绍。
1. 常用光整加工方法与设备
(1) 手工研磨抛光
该方法是传统模具光整加工所采用的主要手段，也是我国目前仍广泛采用的方法之一。该方法不需要特殊的设备，适应性比较强，主要依赖于模具钳工的经验和技术水平，但效率低(约占整个模具周期的1/3)，且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。但就目前的社会经济技术发展状况来看，在今后的相当一段时间内还不能完全淘汰这种加工手段。
(2) 数字式模具抛光机
这种抛光工具采用数字化控制，数字式显示和控制工艺参数，备有整套磨头及磨料，半自动抛光，具有体积小、使用方便的优点。其工艺特点主要有：
a)具有平整功能，最大可平整的波纹长度为75mm。
b)和手工抛光相比，功效提高一倍，质量提高一个等级。
c)质量稳定，重复性好。
应用范围：
a)各种模具材料：包括铸钢、锻钢、铝合金及锌基合金。
b)适用模具表面尺寸：从100×100mm~1500×3000 mm。
(3) 超声波模具抛光机
该抛光工具采用高频电火花脉冲电源与超声波快速振动研磨的原理进行抛光。它能完成一般抛光工具(电磨软轴等)难以伸入的窄槽、窄缝、边、角等曲折部位的抛光，抛光后不塌棱角，不影响模具的精度。该工具可以解决用户过去因工件形状复杂难以达到抛光要求这一难题。并且缩短了抛光时间提高了工作效率。为了提高粗糙度大于Ra1.6工件的抛光速度，工具采用超声波与专用的高
频窄脉冲高峰值电流的脉冲电源复合进行抛光，由超声波的冲击和电脉冲的腐蚀同时作用于工件表面，能迅速降低其粗糙度，对各种特殊加工后的粗硬表面十分有效。采用该工具进行抛光，可快速对粗糙表面整形抛光，不受工件形状、材料硬度限制，对原始表面粗糙度没有要求，功效比较高。
(4)高速铣削技术
从上世纪80年代以来，随着高速铣削技术的成熟与发展，模具型面加工已多采用此项加工工艺手段作为模具半精加工和精加工的手段，用电火花（EDM）进行模具型面精加工和抛光的工艺已逐渐减少。这主要是因为：除有内锐角的型腔和极窄而深的型腔外，基本都可用高速铣削代替EDM加工；采用高速铣削加工模具型面可比EDM加工节省25%～60%加工工时；高速铣削的型面表面质量好，可避免EDM加工可能出现的表面微细型纹；高速铣削能加工45～60HRC 硬表面，精铣面粗糙度可达Ra=0.63μm，减少手工抛光工时；省却EDM加工电极的制造环节，显著缩短制模周期和成本。
“高速铣削”在制造业发达国家，如德国和日本，已成为模具半精加工、精加工的主流工艺手段，我国正处于积极发展阶段。
(5) 电化学和电化学机械光整加工
电化学及其复合光整加工技术主要是靠金属工件的电化学阳极溶解原理来加工，属于离子的去除。且因为是非接触加工，没有加工变形层、变质层和残余应力；工具无磨损，可以长期应用；不产生飞边及毛刺。图1为各种加工方法所得表面形貌对比。
模具表面的光整加工中采用电化学机械加工，比一般超精加工的寿命可提高5倍以上。
图1 各种加工方法所得表面形貌对比
2.模具表面光整加工中的精密磨削加工
磨削加工采用的机床有三种主要类型：平面磨床、内外圆磨床及工具磨具。精加工磨削时要严格控制磨削变形和磨削裂纹的产生，即使是十分微小的裂纹，在后续的加工使用中也会显露出来，从而影响零件的使用寿命。因此，精磨的进给量要小，冷却条件要充分。尺寸公差在0.01mm以内的零件要尽可能采用恒温磨削。由计算可知，300mm长的钢件，当温差3℃时，材料会有10.8mm左右的变化，10.8=1.2×3×3(每100mm变形量1.2mm/℃)，各精加工工序都需充分考虑这一因素的影响。
精磨时选择好恰当的磨削砂轮十分重要，针对模具钢材的V、Mo含量较高的状况，选用GD单晶刚玉砂轮较为合适。当加工硬质合金、淬火硬度高的模具材质时，应优先采用有机粘结剂的金刚石砂轮。有机粘结剂砂轮自磨锋利性好，通过选择合适的粒度，磨出的工件粗糙可达Ra=0.2μm，近年来，随着新材料的应用，立方氮化硼砂轮（即CBN砂轮），显示出良好的加工效果。在数控成
工程陶瓷材料新型光整加工技术的研究 可 行 性 分 析 报 告 班级： 姓名： 学号： 时间： 景德镇陶瓷学院
一、基本情况： 1、项目名称：工程陶瓷材料新型光整加工技术的研究 2、目的和意义 工程陶瓷具有许多优良的性能，比如较高的硬度和强度，很强的耐腐蚀、耐磨损、耐高温能力和良好的化学惰性等，因此在航空航天、化工、军事、机械、电子电器以及精密制造领域的应用日益广泛。目前各发达国家如德、日、美、英等国非常重视工程陶瓷的开发及应用。80年代以来，各国竞相投人大量的资金及人力，在工程陶瓷加工理论和技术、产品开发和应用等方面取得了很大的进展。 由于陶瓷材料的高硬度和高脆性，被加工陶瓷元件大多会产生各种类型的表面或亚表面损伤，这会导致陶瓷元件强度的降低，进而限制了大材料去除率的采用。对陶瓷高效磨削加工而言，根本目标就是在保持材料表面完整性和尺寸精度的同时获得最大的材料去除率。目前陶瓷的加工成本己达到整个陶瓷元件成本的80%～90% ，高加工成本以及难以测控的加工表面损伤层限制了陶瓷元件更广泛的应用。 陶瓷材料广阔的应用前景和复杂的加工特性，都要求对陶瓷的磨削加工过程进行全面而深入的了解。从上世纪90年代开始，国内外学者进行了大量的研究，在陶瓷磨削的新型方式、陶瓷磨削的材料去除机理、磨削烧伤、磨削表面完整性等的影响因素、不同磨削条件的最佳磨削参数等多方面都取得了积极的研究成果。本文主要就陶瓷磨削的研究现状及发展状况进行了归纳和总结。 3、磨削机理的研究： 由于砂轮的磨粒尺寸、形状和磨粒分布的随机性以及磨削运动规律的复杂性，给磨削机理的研究带来了很大的困难。在陶瓷磨削方面由于陶瓷的高硬度和高脆性，大多数研究都使用了“压痕断裂力学”模型或“切削加工”模型来近似处理。20世纪80年代初，Frank和Lawn首先建立了钝压痕器、尖锐压痕器和接触滑动三种机理分析研究模型，提出了应力强度因子公式K=aE·P/C2/3，根据脆性断裂力学条件K≥KC，导出了脆性断裂的临界载荷PBC ＝Cb·K ，他又根据材料的屈服条件s≥sY，导出了塑性变形模式下临界载荷PYYC=s3/g3(或PYYC=H3Y/g3)。 4、完成期限： 1、2012年08月，完成各单元最佳磨削参数的实验研究 2、2013年03月，完成砂轮工作轨迹的软件设计 3、2013年09月，完成用户试用 4、2013年10月，完成样机性能检测 5、2013年12月，样品技术鉴定 5、成果提供形式：
超声波表面光整加工介绍 一.概述 超声波是一项新的应用技术，由于其独特的作用机理，被应用于许多领域。超声加工起源于50年代初，目前应用比较多的包括超声清洗、超声（塑料）焊接、超声钻孔等，超声车削、超声磨削、超声光整、复合加工等多处于研究阶段，还没有大量应用于生产。 超声波表面光整加工是这样一种先进应用技术。其机理是通过高频振动的硬质滚轮作用于待加工金属工件表面，使工件表层金属产生塑性变形，在塑性变形的过程中，产生了冷作硬化，达到了改善表面质量的目的。这种表面质量的改善是综合的，既有硬度的提高，又有表面粗糙度降低，同时也弥合了一些微观裂纹，提高了工件的疲劳强度。 与传统的砂纸抛光、压光、磨削相比，超声波表面加工具有很多优点： 1.作用力大幅度降低在静压力等于传统压光静压力四分之一的情况下，其显微硬度相 2.加工区温度大幅度降低由于改变了加工方式，滚轮与工件的接触为断续捶击，大大减小了相互间的摩擦，温度也相应的降低，杜绝了因温度过高造成的表面缺陷。 3.大幅度降低表面粗糙度Ra值表面粗糙度可以提高三级以上，最高可达Ra0.02以下。 4.不产生切屑 5.提高已加工表面的耐磨性、耐腐蚀性以及抗疲劳强度由于超声波表面光整加工是压缩型塑性变形，工件表面产生一定的残余压应力，同时表面硬度提高50%以上，疲劳强度可提高近几倍。 6.节约设备成本超声波表面光整加工可直接代替砂光和磨削，在普通车床上即可进行光整加工，因此大大节约了购置设备的费用，尤其对大型和超大型工件，效果更为明显。 7. 生产效率高例如在普通车床上加工外圆表面，工件线速度70m/S，走刀量为 0.05-0.15mm/r，其效率相当于精车。 二.系统构成 本系统由超声波系统、工具头和其他一些附件构成。工具头可以安装到普通机床（如车床）上对工件进行加工而不需对设备作任何改变，对于一些特殊的加工项目也可以开发相应的工艺装备以便于加工。 三.应用范围 超声波表面光整加工设备可用于加工内外圆表面、平面，如各种液压缸内外孔、活塞杆、冶金轧辊等的加工，可以直接替代珩磨和磨削；借助数控设备或专用工装可以加工各种异型面如汽轮机叶片、航空发动机叶片、飞机蒙皮等；可加工的材料包括碳钢、工具钢、合金钢、不锈钢、铸铁、铸钢、铜及铜合金、铝及铝合金、铝镁合金等材料，所加工材料的硬度最高可达HRC60。对加工的零件来说，越是大型零件越具有优越性，可应用于工程机械、压力机、石油机械、煤矿机械、汽车、轧钢等行业。 技术-山科数控,金属表面纳米加工技术的唯一持有者,山科数控研发团队与国内知名高校三年研发、近千次实验，汲取德国加工技术精髓，二次创新、提高，成就了山科数控的纳米磨床！
光整加工 第一节概述 常见的切削加工方法加工出的工作表面，如车削、铣削，包括普通磨削的工作表面放大后都有较明显的高低不平的微小峰谷。而精密设备及仪器中的许多零件精度要求很高，表面粗糙度值要求很小，普通加工方法难以满足要求，需要采用光整加工方法。 光整加工是使被加工对象表面质量得到大幅度提高的同时,实现精度的稳定甚至提高加工精度等级的一种技术,是先进制造技术的一个重要组成部分。 一、光（精）整加工的定义 光整加工是指精加工后，从工件上不切除或只切除极薄的材料层，以降低工件表面粗糙度或强化其表面的加工方法。光整加工可以获得比一般机械加工更高的表面质量。 精整加工是指在精加工之后从工件上切除很薄的材料层，以提高工件精度和减小表面粗糙度为目的的加工方法。 光精整加工是指工件精加工或者在普通磨削后，用粒度很细的磨料对其表面进行微量切削和挤压、擦光的过程，主要用以降低工件表面粗糙度值或强化其表面或提高工件精度的加工方法。 二、光整加工技术特点 进行光整加工的目的，主要是提高零件的表面质量。无论是传统的光整加工方法，还是今年来出现的新工艺技术，都具有一下主要特点： 1）光整加工的加工余量小，原则上只是前道工序公差带宽度的几分之一。一般情况下，只能改善表面质量（减小粗糙度值，消除划痕、裂纹和毛刺等），不影响加工精度。如果余量太大，不仅生产效率低，有时还可能导致工件的原有精度下降。 2）光整加工所用机床设备不需要很精确的成形运动，但磨具与工件之间的相对运动应尽量复杂。因为光整加工是用细粒度的磨料对工件表面进行微量切削和挤压、划擦的过程，只要保证磨具与工件加工表面能具有较大的随机性接触，
模具表面的光整加工技术 刘德平1，李宏兵1，2 （1.郑州大学机械工程学院，450000；2.郑州轻工业学院轻工职业学院450002）关键词：模具；光整加工；高速铣削 光整加工是指精加工后，从工件上不切除或只切除极薄的材料层，以降低工件表面粗糙度或强化其表面的加工方法。光整加工可以获得比一般机械加工更高的表面质量。 模具表面光整加工一直以来都是模具加工中的难题之一，特别是对于一些硬度较高的金属模具进行装配时，我国目前仍以手工研磨抛光为主。手工研磨抛光不仅难以保障产品质量、加工周期长，而且模具钳工作业环境差、劳动强度大，从而使之成为模具制造效率的瓶颈，也制约了我国模具行业向更高层次发展。 对于模具复杂型腔和一些狭缝的精加工，传统的机加工方法已无法胜任，必须采用新的工艺措施，如电化学或电化学机械光整加工技术。随着科学技术的不断发展，各类模具的加工工艺要求越来越高。提高模具的抛光效率和表面质量，使我国模具制造工艺水平再上新台阶，已成为刻不容缓的重要课题。 在模具表面光整加工技术中，主要的可以分为两大部分，即传统光整加工技术和非传统光整加工技术。传统光整加工技术主要是以手工研磨抛光为主和逐渐发展起来的机械光整加工；非传统光整加工主要包括化学抛光、电化学抛光、电解研磨、电化学机械光整加工、超声波加工、电火花抛光、激光抛光技术以及磁流变抛光等。下面就主要的加工方法进行介绍。
1. 常用光整加工方法与设备 (1) 手工研磨抛光 该方法是传统模具光整加工所采用的主要手段，也是我国目前仍广泛采用的方法之一。该方法不需要特殊的设备，适应性比较强，主要依赖于模具钳工的经验和技术水平，但效率低(约占整个模具周期的1/3)，且工人劳动强度大，质量不稳定，制约了我国模具加工向更高层次发展。但就目前的社会经济技术发展状况来看，在今后的相当一段时间内还不能完全淘汰这种加工手段。 (2) 数字式模具抛光机 这种抛光工具采用数字化控制，数字式显示和控制工艺参数，备有整套磨头及磨料，半自动抛光，具有体积小、使用方便的优点。其工艺特点主要有： a)具有平整功能，最大可平整的波纹长度为75mm。 b)和手工抛光相比，功效提高一倍，质量提高一个等级。 c)质量稳定，重复性好。 应用范围： a)各种模具材料：包括铸钢、锻钢、铝合金及锌基合金。 b)适用模具表面尺寸：从100×100mm~1500×3000 mm。 (3) 超声波模具抛光机 该抛光工具采用高频电火花脉冲电源与超声波快速振动研磨的原理进行抛光。它能完成一般抛光工具(电磨软轴等)难以伸入的窄槽、窄缝、边、角等曲折部位的抛光，抛光后不塌棱角，不影响模具的精度。该工具可以解决用户过去因工件形状复杂难以达到抛光要求这一难题。并且缩短了抛光时间提高了工作效率。为了提高粗糙度大于Ra1.6工件的抛光速度，工具采用超声波与专用的高
光整加工技术综述 摘要：介绍了光整加工技术在制造业中的重要地位和作用，对光整加工技术进行分类并分析了光整加工技术的工艺方法及特点，叙述了各类光整加工技术的发展历程，并着重介绍了几类非传统光整加工技术的应用和不足，最后分析了光整加工技术未来的发展要求和方向。 1 光整加工技术的含义、地位及作用 表面质量是评价零件质量的一个重要指标，零件表面的凹凸不平、飞边毛刺、磕碰划伤和微观裂纹等，不仅影响零件的表面质量，同时也影响整机的装配精度、性能和使用寿命。所谓光整加工，是指被加工对象表面质量得到大幅度提高的同时，实现精度的稳定甚至提高加工精度等级的一种技术，是先进制造技术的一个重要组成部分。 2 光整加工技术的特点 进行光整加工的目的，主要是提高零件的表面质量。无论是传统的光整加工方法，还是近年来出现的新工艺技术，都具有以下主要特点： （1）光整加工的加工余量小，原则上只是上道工序公差带宽度的几分之一。一般情况下，只能改善表面质量（减小粗糙度值，消除划痕、裂纹和毛刺等），不影响加工精度。如果余量太大，不仅生产效率低，有时还可能导致工件的原有精度下降； （2）光整加工所用机床设备不需要很精确的成形运动，但磨具与工件之间的相对运动应尽量复杂。因为光整加工是用细粒度的磨
料对工件表面进行微量切削和挤压、划擦的过程，只要保证磨具与工件加工表面能具有较大的随机性接触，就能使表面误差逐步均化到最终消除，从而获得很高的表面质量； （3）光整加工时，磨具相对于工件的定位基准没有确定的位置，一般不能修正加工表面的形状和位置误差，其精度要靠先行工序来保证； （4）有效地清除铸件、锻件和热处理件的表面的残渣、杂质及氧化皮； （5）改善工件表面层应力状态，形成抗疲劳破坏的均匀压应力值（一般比原值增大50%以上）； （6）改善工件表面层金相组织状态，提高表面显微硬度，一般提高6% ~ 20%，形成一定深度的耐磨损、抗疲劳的致密金属层，深度一般提高4倍以上； （7）提高工件清洁度，完成传动件的初期磨损，改善整机部分性能指标，缩短整机磨合期40%以上； （8）降低工艺成本，减轻工人劳动强度，提高生产效率，无污染，便于机械化和自动化生产。 3 光整加工技术的分类及工艺方法 光整加工主要有采用固结磨料或游离磨料的手工研磨和抛光、机械传统光整加工、非传统光整加工和复合非传统光整加工。如果按能量提供方法分类，则可大致分为机械法、化学和电化学法、热能作用这几类。若按光整加工的主要功能来分，可分为下面3大类：
超声加工技术的现状及发展趋势 前言：超声波加工是利用超声振动工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工，或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。超声波加工技术是一种涉及面广且更新快的机械加工技术。结合近年来超声加工技术的发展状况，综述了超声振动系统的研究进展和超声加工技术在深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、难加工材料的加工、超声振动切削、超声复合加工等方面的最新应用，并阐述了超声加工技术的发展趋势。 关键词：超声波加工、超声振动、声复合加工、应用、发展、正文: 1、超声振动系统的研究进展及其应用 超声振动系统由换能器、变幅杆和工具头等部分组成，是超声设备的核心部分。在传统应用中，超声振动系统大都采用一维纵向振动方式，并按“全调谐”方式工作。但近年来，随着超声技术基础研究的进展和在不同领域实际应用的特殊需要，对振动系统的工作方式和设计计算、振动方式及其应用研究都取得了新的进展。 日本研究成功一种半波长弯曲振动系统，其切削刀具安装在半波长换能振动系统细端，该振动系统换能器的压电陶瓷片采用半圆形，上下各两片，组成上下两个半圆形压电换能器(压电振子)，其特点是小型化，结构简单，刚性增强。日本还研制成一种新型“纵-弯”型
振动系统，并已在手持式超声复合振动研磨机上成功应用。该系统压电换能器也采用半圆形压电陶瓷片产生“纵-弯”型复合振动。日本金泽工业学院的研究人员研制了加工硬脆材料的超声低频振动组合钻孔系统。将金刚石中心钻的超声振动与工件的低频振动相结合，制造了一台组合振动钻孔设备，该设备能检测钻孔力的变化以及钻孔精度和孔的表面质量，并用该组合设备在不同的振动条件下进行了一系列实验。实验结果表明，将金刚石中心钻的超声振动与工件的低频振动相结合是加工硬脆材料的一种有效方法。 东南大学研制了一种新型超声振动切削系统。该系统采用压电换能器，由超声波发生器、匹配电路、级联压电晶体、谐振刀杆、支承调节机构及刀具等部分组成。当发生器输出超声电压时，它将使级联晶体产生超声机械伸缩，直接驱动谐振刀杆实现超声振动。该装置的特点是：能量传递环节少，能量泄漏减小，机电转换效率高达90%左右，而且结构简单、体积小，便于操作。沈阳航空工业学院建立了镗孔用超声扭转振动系统，采用磁致伸缩换能器，将超声波发生器在扭转变幅杆的切向作纵向振动时在扭振变幅杆的小端就输出沿圆周方向的扭转振动，镗刀与扭振变幅杆之间采用莫氏锥及螺纹连接，输出功率小于500W，频率为16～23 KH z，具有频率自动跟踪性能。西北工业大学设计了一种可在内圆磨床上加工硬脆材料的超声振动磨削装置。该装置由超声振动系统、冷却循环系统、磨床连接系统和超声波发生器等组成，其超声换能器采用纵向复合式换能器结构，冷却循环系统中使用磨削液作为冷却液；磨床连接系统由辅助支承、制动机
BJG-X400自由磨具光整设备 使用说明书 廊坊市北方天宇机电技术有限公司 前言 随着科学技术的迅速发展，对各种机器零件的精度要求越来越高，光整技术（包括光整加工工艺及设备）也获得迅速发展。 由我公司与太原理工大学联合设计的X400自由磨具光整设备是对零件表面，特别是轴类零件表面进行光整加工的一种新型设备，它具有生产效率高、光整加工效果明显的特点，填补了我国光整加工设备的空白，并列为1995年度国家科技成果推广项目，同年获得了国家科委颁发的中国专利十年成就奖。 目录 1、机床的用途 2、机床的技术规格 3、结构与工作原理 4、装料简介 5、设备操作程序及注意事项 6、机床的润滑 7、电器设备原理 8、机床的搬运与安装 1、机床的用途 本机床广泛应用于对各种轴（曲轴、凸轮轴、齿轮轴、光轴）、齿轮、盘套、杆件零件表面去毛刺、去飞边、倒圆角、倒棱边。经本机床光整后的零件表面粗糙度在原基础上细化1－2级；同时不改变工件原有尺寸及配合精度；改善零件表面物理机械性能，消除集中应力，并能提高零件表面的硬度，增加零件表面耐磨层，提高零件的使用寿命，且能降低成本，使生产率提高4－10倍。 2、机床的技术规格 三轴加工直径范围≤230mm 三轴加工长度范围≤300mm 六轴加工直径范围≤200mm 六轴加工长度范围≤220mm 主轴数 6根 主轴电机功率 4kW
滚筒电机功率 5.5kW 滚筒容积 400升 横梁升降速度 1.28m/min 横梁升降最大行程 600mm 升降电机功率 0.75kW 水循环系统功率 2.2kW 机床外形尺寸（长×宽×高） 1660×1120×2640(mm) 机床重量 2200kg 3、结构与工作原理 如下图： 结构简图及部件名称 1.底座 2.立座 3.下限位开关 4.立柱 5.夹紧机构 6.横梁 7.提升机构 8.上限位开关 9. 主轴箱 10.滚筒 11.转盘 12.支座及回转机构13.操作面板 14.变频器 工作原理： 在光整工件时，工件在提升机构的带动下，插入滚筒磨料中，并在主轴箱的带动下自转。而滚筒则带动磨料、磨液和水回转，回转方向与工件自转方向相反，从而使磨料对工件表面进行碰撞、挤压、划刻等，实现对工件的微切削高效加工。 4、装料简介 4.1 磨料装至距滚筒上部80mm左右即可。 4.2 水循环系统的容量约600L 4.3 磨液为水的1.5％左右。 5、设备操作程序及注意事项 5.1 操作程序 a.接通电源开关，电源指示灯亮。 b.主轴箱位于装卡工件位置，横梁夹紧手柄位于夹紧位置。 c.将装夹好被加工零件的专用夹具安装在主轴上，同时松开横梁 夹紧手柄。 d.依加工时间调定时器，然后按下主轴箱旋转按钮，主轴带动工 件顺时针方向旋转。 e.按主轴箱下降按钮，主轴箱下降。当工件插入磨块中至加工位 置后，松开按钮，下降停止。 f.搬动横梁锁紧手柄，使横梁夹紧在立柱上。 g.按动循环按钮，滚筒逆时针方向旋转，开始加工工件，通过时 间继电器自动转换主轴和滚筒的旋向，实现正反运动。 h.加工完毕，主轴、滚筒同时停止转动。 i.松开横梁夹紧手柄，按主轴箱上升按钮，主轴箱上升至装卡工
研究生课程（论文类）试卷 2 011/2 012学年第1学期 课程名称：机械工程发展现状 课程代码：14000102 论文题目：表面滚磨光整加工工艺现状及发展综述学生姓名：贾政 专业﹑学号：机械制造及其自动化112211017
表面滚磨光整加工工艺现状与发展综述 贾政 112211017 摘要:从不断提高零件表面质量的角度出发, 列举国内外重要事实、数据，阐述研究开发光整加工技术的必要性。在种类繁多的光整加工技术中,概括性地提出自由磨具光整加工的基本概念、主要功能及特点, 重点阐述滚磨光整加工技术的研究、开发、应用及发展方向。关键词：表面质量、自由磨具光整加工、滚磨光整加工、去毛刺、加工自动化 1研究开发光整加工技术的必要性及国内外动态 1.1 研究开发光整加工技术的必要性 各种机械加工方法, 无论是切削, 还是铸造、锻造、冲压、焊接, 几乎都不可避免地在零件表面留下一定的缺陷, 如表面不平、凸棱明显、刀痕波纹、飞边、毛刺、微观裂纹及一定的拉应力等。这些缺陷对零件外观及使用功能造成一定的影响, 如造成电器产品工作失灵、机械传动系统磨损加剧、振动及噪音加大、密封失效、机械效率下降、影响电镀保护层的结合力等。更为严重的是, 零件在自动流水线上加工时, 常因缺陷的存在导致废品率上升。因此, 必须从多方面采取措施, 最大限度地克服这些缺陷, 这是用户所急、企业所想, 更是研究工作者的立足点。 在机械加工中, 以提高零件表面质量为目的的各种加工方法、加工技术统称为表面光整加工技术, 简称光整技术。它的发展水平直接关系到产品的质量和性能, 以及产品的成本和价格。但事实上, 对精密表面光整加工及去毛刺, 并不是一件容易的事, 在工业发达国家的制造业中, 对此均十分重视。美国曾对400个工厂进行调查, 其中70%以上的工厂去毛刺费用惊人, 最高竟占生产成本的40%。在这400个工厂中, 有80个工厂去毛刺费用占生产成本的10～20%。近十年来, 美国每年去毛刺费用在30亿美元以上,有的年份竟高达80亿美元。在日本,TOYOTA汽车公司有25%的工作人员直接或间接从事光整去毛刺的工作。据统计, 一辆高级小轿车有95%以上的零件需进行去毛刺及光整加工。更有甚者, 对航空、航天装置中精密度很高的零件, 其去毛刺的成本和其他工序成本的总和相差无几。在激烈的国际竞争中, 中国机械工业产品有相当一部分是由于零件表面质量问题而失利的。 光整加工技术己成为现代机械工业发展必不可少的内容, 在最大限度推广应用已有技术的基础上, 研究开发新的光整加工技术十分必要。 1.2 国内外学术动态
超声加工技术的概况及其未来发展趋势分析 摘要：结合了近年来超声加工技术的发展情况，综述了超声振动系统的研究发展和超声加工技术在深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、难加工材料的加工、超声振动切削、超声复合加工等方面的最新应用，并阐述了超声加工技术的发展趋势。 关键词：超声加工；超声振动系统；超声复合加工；微细超声加工；超声振动切 Abstract:Based on the up to date of the development of ultrasonic machining technology, review the research and development of ultrasonic vibration system and ultrasonic machining deep hole processing technology, drawing mold and cavity mold polishing, machining difficult materials, the ultrasonic vibration cutting, ultrasonic compound in processing and other aspects of the latest applications, and describes the ultrasonic machining technology trends. Key words:ultrasonic machining; ultrasonic vibration system; ultrasonic composite processing; micro ultrasonic machining; ultrasonic vibration cutting 超声加工是利用超声振动工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工，或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。 超声加工原理图 几十年来，超声加工技术的发展迅速，在超声振动系统、深小孔加工、拉丝模及型腔模具研磨抛光、超声复合加工领域均有较广泛的研究和应用，尤其是在难加工材料领域解决了许多关键性的工艺问题，取得了良好的效果。 1 超声振动系统的研究概况及其应用 超声振动系统由换能器、变幅杆和工具头等部分组成，是超声设备的核心部分。在传统应用中，超声振动系统大都采用一维纵向振动方式，并按“全调谐”方式工作。但近年来，随着超声技术基础研究的进展和在不同领域实际应用的特殊需要，对振动系统的工作方式和设计计算、振动方式及其应用研究都取得了新的进展。 日本研究成功一种半波长弯曲振动系统，其切削刀具安装在半波长换能振动系统细端，该振动系统换能器的压电陶瓷片采用半圆形，上下各两片，组成上下两个半圆形压电换能器(压电振子)，其特点是小型化，结构简单，刚性增强。 东南大学研制了一种新型超声振动切削系统。该系统采用压电换能器，由超声波发生器、匹配电路、级联压电晶体、谐振刀杆、支承调节机构及刀具等部分组成。当发生器输出超声电压时，它将使级联晶体产生超声机械伸缩，直接驱动谐振刀杆实现超声振动。该装置的特点是：能量传递环节少，能量泄漏减小，机电转换效率高达90%左右，而且结构简单、体积小，便于操作。
流体抛光技术研究 精密零件制造中的最终精加工是一种劳动强度大而不易控制的过程，它在全部制造成本中所占的比重有时可高达15%。磨料流加工技术是一种能够保证精度、效率、经济的自动化光整加工方法，是解决精密零件最终精加工的一种有效方法[1]。它是以一定的压力强迫含磨料的粘弹性物质(半流动状态的蠕变体或粘弹性体，称其为柔性磨料或粘弹性磨料 )通过被加工表面，利用其中磨粒的刮削作用去除工件表面微观不平材料而达到对工件表面光整加工的目的。磨料流加工是20世纪60年代由美国两公司独立发展起来的，最初应用于航空、航天领域的复杂几何形状合金工件的去毛刺加工。随着科学技术的飞跃发展，在宇航、导弹、电子、计算机等精密机械零件的工艺性能要求不断提高的情况下，以前用手工、机械、化学等方法对零件表面进行抛光、倒角、去毛刺均有其局限性，特别是对零件内小孔径、相互交叉的孔径及边棱进行抛光、倒角、去毛刺更是无能为力；而磨料流加工技术由于具有对零件隐蔽部位的孔、型腔研磨、抛光、倒圆角的作用，又有对外表面各种复杂型面研磨、抛光的能力，因而具有其它方法无法比拟的优越性。目前，这项技术已应用在宇航和兵器工业，同时也扩展到了纺织、医疗、缝纫、精密齿轮、轴承、模具制造等其它机械行业。 近年来，Fletcher等研究了磨料流加工中应用的高分子聚合物的热特性和流变性，认为介质的流变性对磨料流加工的成败具有重要的作用。Davies和Fletcher研究了几种配料的流变性与其相应的加工参数之间的关系，结果表明黏度和磨料的比例都会影响温度和介质通过工件时的压力下降，在磨料流加工过程中温度是影响介质黏度的一个重要因素。Williams和Rajurkar的研究表明，介质的黏度和挤压力主要决定着表面的粗糙度和材料去除率，表面粗糙度精度的改善主要发生在磨料介质的前几个挤压往复行程中，并提出了估算动态有效切削磨粒数目的方法和每个行程中磨粒磨损量的计算方法。他们还提出了多孔抛光中金属去除分布的实验方法与定量分析方法，发现用磨料流加工一个具有中心孔和四个外围孔的工件时，中心孔的金属去除率比外围孔的金属去除